时序逻辑电路的基本分析和设计方法J.ppt

时序逻辑 电路图 写时钟方程、驱动方程和输出方程 状态方程 状态图、状态表或时序图 判断电路逻辑功能 1 2 3 5 计算 4 第一节 时序逻辑电路的分析方法 例 电路没有单独的输出，为穆尔型时序电路。 异步时序电路，时钟方程： 驱动方程： 1 写方程式 2 求状态方程 D触发器的特性方程： 将各触发器的驱动方程代入，即得电路的状态方程： 3 计算、列状态表 3 计算、列状态表 4 画状态图、时序图 4 画状态图、时序图 4 5 电路功能 由状态图可以看出，在时钟脉冲CP的作用下，电路的8个状态按递减规律循环变化，即： 000→111→110→101→100→011→010→001→000→… 电路具有递减计数功能，是一个3位二进制异步减法计数器。 画状态图、时序图 本节小结： 时序电路的特点是：在任何时刻的输出不仅和输入有关，而且还决定于电路原来的状态。为了记忆电路的状态，时序电路必须包含有存储电路。存储电路通常以触发器为基本单元电路构成。 时序电路可分为同步时序电路和异步时序电路两类。它们的主要区别是，前者的所有触发器受同一时钟脉冲控制，而后者的各触发器则受不同的脉冲源控制。 时序电路的逻辑功能可用逻辑图、状态方程、状态表、卡诺图、状态图和时序图等6种方法来描述，它们在本质上是相通的，可以互相转换。 　　时序电路的分析，就是由逻辑图到状态图的转换；而时序电路的设计，在画出状态图后，其余就是由状态图到逻辑图的转换。 * 第五章 时序逻辑电路 时序电路的概述 组合电路 存储电路 Z1 Zn W1 Wh Y1 Yk X1 Xn ? 时序电路的结构 存储电路 输入信号 存储电路输出信号 时序电路输出信号 时序电路输入信号 时钟信号 1、时序电路的结构和特点 电路在某一时刻的输出 取决于该时刻电路的输入 还取决于前一时刻电路的状态 时序电路结构特点： 组合电路+触发器，并具有反馈通道。 时序电路的概述 组合电路 存储电路 Z1 Zn W1 Wh Y1 Yk X1 Xn 输出方程： Z（tn）= F[X（tn），Y（tn）] 状态方程： Y（tn+1）= G[W（tn），Y（tn）] 驱动方程: W（tn）= H[X（tn），Y（tn）] ? 时序电路的结构 现态，或原状态 次态或新状态 式中：tn、tn+1表示相邻的两个离散时间 1、时序电路的结构和特点 电路的状态与时间顺序有关 2、时序电路逻辑功能的表示方法 时序电路的逻辑功能可用逻辑表达式、状态表、卡诺图、状态图、时序图和逻辑图6种方式表示，这些表示方法在本质上是相同的，可以互相转换。 逻辑表达式有： 输出方程 状态方程 激励方程 3、时序电路的分类 （1）根据输出分类 穆尔型时序电路的输出仅仅决定于电路的现态，与电路当前的输入无关。 米里型时序电路的输出不仅与现态有关，而且还决定于电路当前的输入。 Z（tn）= F[Y（tn）] 穆尔型（Moore）电路 F[X（tn），Y（tn）] 米里型（Mealy）电路 Z 组合电路 触发器 CP X Y Q Z 组合电路 触发器 CP Y Q 3、时序电路的分类 （2）根据时钟分类 时序电路 同步：存储电路里所有触发器由一个统一的时钟 脉冲源控制 异步：没有统一的时钟脉冲 同步时序电路中，各个触发器的时钟脉冲相同，即电路中有一个统一的时钟脉冲，每来一个时钟脉冲，电路的状态只改变一次。 异步时序电路中，各个触发器的时钟脉冲不同，即电路中没有统一的时钟脉冲来控制电路状态的变化，电路状态改变时，电路中要更新状态的触发器的翻转有先有后，是异步进行的。 时序逻辑 电路图 写时钟方程、驱动方程和输出方程 状态方程 状态图、状态表或时序图 判断电路逻辑功能 1 2 3 5 时序电路的分析步骤： 计算 4 (1)分析时序电路的关键在于存储电路，所以要先写出存储电路的输入表达式（即驱动方程）W（tn）。 假设电路中的存储单元是J-K触发器，那就要看一看J端、K端 与谁相连，并用表达式写出来。 (2)写出时钟方程（即各个触发器时钟信号的逻辑表达式） (2)写出输出函数表达式Z（tn）。 写出存储电路的输出表达式，即状态转移方程Y(tn)。 假设电路中使用的存储电路是J-K触发器，则状态转移方程就是J-K触发器的特征方程。将先前得到的J、K表达式代入即可。 第一节 时序逻辑电路的分析方法 例 时钟方程： 输出方程： 输出仅与电路现态有关，为穆尔型时序电路。 同步时序电路的时钟方程可省去不写。 驱动方程： 1 写方程式 2 求状态方程 JK触发器的特性方程： 将各触发器的驱动方程代入，即得电路的状态方程： 3